Memahami Gerbang A MOSFET
MOSFET adalah perangkat luar biasa yang memberikan banyak manfaat saat mengemudi berbagai muatan. Fakta bahwa mereka digerakkan oleh tegangan dan bahwa, ketika dinyalakan, mereka memiliki resistansi yang sangat rendah menjadikannya perangkat pilihan untuk banyak aplikasi.
Namun, bagaimana sebenarnya gerbang itu bekerja mungkin adalah salah satu karakteristik yang paling sedikit dipahami bagi banyak orang adalah desainer.
Mari kita lihat sirkuit MOSFET khas Anda.
CATATAN: Saya hanya akan menggambarkan perangkat N-Channel di sini, tetapi P-Channel bekerja dengan mekanisme yang sama.
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
RGATERGATE
mensimulasikan rangkaian ini
RgCGSCGD
Untuk memperumit masalah lebih lanjut, kapasitansi tersebut tidak konstan dan berubah tergantung pada voltase yang diberikan. Contoh khas ditunjukkan di bawah ini.
CGSCGD
Igate=VGate/(Rsource+RGATE+Rg)
RGATERg
RGATE=VGate/(Imax)
CATATAN: Dimungkinkan untuk menggunakan dua resistor gerbang, dengan dioda terkait jika batas sumber dan sink berbeda pada driver, atau kebutuhan untuk mempertajam turn on atau off edge.
Pengaturan waktu adalah segalanya
Ok, jadi sekarang mungkin Anda bisa melihat mengapa resistor gerbang itu penting. Namun Anda sekarang perlu memahami implikasi dari memiliki gerbang itu dan apa yang terjadi jika itu terlalu besar.
RGATECGSCGD
Mari kita menganalisis rangkaian sederhana ini.
Di sini saya telah memilih MOSFET khas yang memiliki resistansi masukan sekitar 2,5 ohm. Dengan saluran yang dialirkan ke tanah seperti ditunjukkan di atas, jejak-jejak berikut dapat diplot di tepi atas pulsa.
RGate
Tepi jatuh pulsa, tidak mengherankan, serupa.
Ok jadi mari kita terapkan tegangan kecil, 1V, ke gerbang, dengan resistor beban 1 Ohm.
Ada tiga hal yang harus Anda perhatikan di jejak di atas.
VDCGDCGD
RGATE
Jika Anda memiliki mata elang, Anda mungkin juga melihat sedikit defleksi pada I (R_GATE) ketika MOSFET menyala.
Ok sekarang izinkan saya menunjukkan kepada Anda tegangan yang lebih realistis dengan 10V dan 10 Ohm pada beban.
Vgs
VGSCGDCGDCGDCGSVGS
Pada titik ini, sesuatu seharusnya menjadi jelas bagi Anda. Itu adalah...
Nyalakan penundaan berubah dengan tegangan beban!
CGD
Mari kita tingkatkan hingga max yang dapat ditangani oleh perangkat ini, 300V, masih dengan beban 1A.
Perhatikan tempat datar sekarang SANGAT panjang. Perangkat tetap dalam mode linier dan membutuhkan waktu lebih lama untuk hidup sepenuhnya. Sebenarnya saya harus memperluas basis waktu pada gambar ini. Gerbang saat ini sekarang dipertahankan selama sekitar 6uS.
Melihat waktu mematikan itu bahkan lebih buruk dalam contoh ini.
CGD
Ini berarti jika Anda memodulasi daya ke beban, frekuensi Anda dapat mengendarainya sangat tergantung pada tegangan yang Anda alihkan.
Semacam apa yang bekerja pada 100KHz pada 10V ... dengan arus gerbang rata-rata sekitar 400mA ...
Tidak memiliki harapan pada 300V.
Pada frekuensi ini daya yang dihamburkan dalam MOSFET, gate resistor dan driver mungkin akan cukup untuk menghancurkannya.
Kesimpulan
Selain penggunaan frekuensi rendah yang sederhana, MOSFET penyetelan halus untuk bekerja pada voltase dan frekuensi yang lebih tinggi membutuhkan sejumlah pengembangan yang cermat untuk mengekstraksi karakteristik yang mungkin Anda perlukan. Semakin tinggi Anda menjalankan semakin kuat driver MOSFET perlu sehingga Anda dapat menggunakan resistensi gerbang sesedikit mungkin.